大兴安岭天然偃松干长生长过程分析

路彩云,唐仲秋,李海臣,朱万昌,刘会锋*

(1.呼中林业局营林管理处，黑龙江 呼中 165036；2.大兴安岭地区农业林业科学研究院，黑龙江 加格达奇 165000)

偃松(Pinuspumila)属松科松属，五针松组植物，蔓生性常绿灌木，偶见小乔木，树干通常伏卧地面匍匐生长，最长达10m以上。分布范围很广，适应性强，东起白令海岸，西至贝加尔湖附近，北自勒拿河入海口，向南分布到朝鲜北部，日本富士山以北各列岛也有分布[1]。在我国境内，偃松资源的分布范围不大，仅在大兴安岭林区、小兴安岭、张广才岭及长白山的高海拔地带有集中分布[2]。在大兴安岭地区共有75.5×104hm2的偃松林，主要林型为偃松矮曲林和偃松兴安落叶松林，呈块状分布在土壤贫瘠、海拔较高的山体上[3]。我国对偃松资源的研究主要集中在开发利用[4-5]、形态及遗传学[6]、引种栽培等方面[7]，对偃松树干生长过程研究的较少，本文通过对天然偃松干长生长过程分析，为偃松天然林集约经营提供参考。

1 试验地概况

1.1 试验地基本情况

试验地位于黑龙江省呼中林业局，位于黑龙江省西北部大兴安岭伊勒呼里山北麓，地理坐标为E122°39′-124°20′，N51°14′-52°25′。东与新林林业局相连，南以伊勒呼里山为分水岭与松岭林业局、内蒙古大兴安岭的阿里河、甘河两个林业局相邻，西与内蒙古大兴安岭的阿龙山、满归两个林业局接壤，北与阿木尔林业局、塔河县毗邻。林业局施业区经营总面积约为0.77×104km2，森林覆盖率96.24%，活立木蓄积量为6459×104m3。平均海拔810m左右，无霜期仅有83d，年平均气温-4.3℃，历史最低气温达-53℃。被誉为中国的偃松之乡。

1.2 样地基本情况

调查地为越桔-偃松矮曲林，海拔为1020m的阳坡，坡度27°，土壤为薄层生草灰化土，没有乔木层，常见植物仅39种。以偃松、越桔为建群种，其它植物种有扇叶桦、高山蓼、茸枝地衣等。苔藓植物和地衣盖度小，在群落中仅占有一定地位。偃松年龄在120a左右，覆盖度为95%，平均丛高为3.58m，平均干长为10.27m，平均地径为8.7cm。

2 研究方法

2.1 调查方法

根据偃松树干年生长轮枝或轮枝脱落痕明显的特点，从树稍向根部逐年测定干长生长量，直到轮枝生长痕不清楚为止，在其根部用生长锥取木芯、实测树龄，同时测量全干长。测量包括幼苗、幼树等不同树龄的单株，经换算再以10年为一个龄级计算偃松干长生长平均值(表1)，保证每个龄级参与计算平均值的偃松单株不少于30个。

2.2 模型选择

树木生长属限制性生长，随个体增大，所需营养不断提高，而供给植物营养的基质在自然状态下也持续下降，使植物的生长过程呈现出“慢-快-慢”的“S”型变化节律。不少学者曾提出许多理论方程及经验方程用于模拟树木的生长过程，本研究中选用Logistic方程对偃松干长生长进行拟合[5]。生长模型参数的求解采用迭代法，取偃松干长生长观测值与树高估计残差平方和最小的那组参数值为方程中参数的值，模拟计算过程由计算机完成。

式中：

h——偃松干长生长量(m);

K——实测值;

e——自然对数函数的底数(常数取值2.71828);

m——实际计算值(取95.2);

r——运算参数(取0.0781);

t——树龄(a)。

3 结果与分析

3.1 天然偃松干长生长过程

利用实测数据，经运算：K=10.07，m=95.2，r=0.0781，相关系数为0.9744，并计算出偃松干长生长模拟值(表1)。

表1 天然偃松干长生长过程Tab.1 Growth Process of Pinus pumila

从表1中看出：天然偃松个体120a平均干长生长累积生长量不超过10.07m，100a年以后偃松树干生长逐渐贴近模拟值。偃松干长生长在前30a生长较慢，年平均仅为2.4cm；30-90a为速生期，10a最高生长量出现在60-70a，达到180cm；90a后干长生长量逐渐下降，100-120a的干长总生长量为40cm(图1)。

图1 天然偃松树干生长模拟Fig.1 Growth Simulation of Pinus pumila

3.2 Logistic生长模型模拟

天然偃松干长生长过程与Logistic生长模型模拟的结果基本吻合，通过参数显著性检验，干长生长与年龄的回归关系显著。由于我们分析使用的是120a生的偃松干长生长数据，结果可能有局限性，仅适用于小于120a生的偃松树干长生长预测，对于大于120a生的偃松干长生长情况还有待进一步研究。

4 结论

综上所述，Logistic模型是研究树木高生长的有效手段，运用计算机得到的偃松树干长生长量与树龄间的回归方程能较好地拟合偃松树干长生长过程，可运用此方程对偃松天然林树干干长生长过程进行生长预测，为偃松天然林资源的合理经营提供参考。偃松在120a前都保持高生长，但在60-70a生长速度最快。偃松的生长过程由生长曲线可划分为“慢-快-慢”3个生长阶段，与偃松干长自然生长相一致。偃松干长生长在前30a生长较慢，总生长量仅为48cm；30～90a为速生期，总生长量达805cm；90a后干长生长量逐渐下降，100～120a的干长总生长量为40cm。